本实用新型提供了一种水合肼废水的处理系统，其包括依次连通的调节池、汽提塔、第一中间水池、多相催化氧化装置、第二中间水池、絮凝反应池、石英砂过滤装置和监测水池，所述监测水池中设有氨氧在线监测仪，监测水池设有第一排水管和第二排水管，所述第一排水管上设有第一电磁阀，所述第二排水管设有第二电磁阀，且第二排水管与活性炭过滤装置的入水口连通，当所述氨氧在线监测仪测得监测水池中的水达到预设定标准，所述第一电磁阀打开；若测得监测水池中的水未达到预设定标准，所述第二电磁阀打开。通过上述处理系统处理的水合肼废水，可以将主要污染物清除干净，而且经过该处理系统处理的水，无需二次处理净化。